▲ 테라헤르츠 메타물질 기반 초고속 능동형 광 변조 기술. (사진=포항가속기연구소 제공)

[e-뉴스 25=백지나 기자] 포항가속기연구소와 포항공대(POSTECH)가 기존 기술보다 수천 배 이상 빠른 속도로 빛을 조절할 수 있는 '테라헤르츠 대역 광변조' 기술을 개발했다.

신희준 포항가속기연구소 박사 연구진과 노준석 포항공과대(POSTECH) 기계공학과 교수는 세계에서 가장 빠른 테라헤르츠(THz) 대역 광변조 기술을 개발하는 데 성공했다고 7일 밝혔다.

광변조 기술은 빛의 세기, 주파수, 위상을 조절해 정보를 전달하는 기술이다. 이 기술은 입체 영상 구현이 가능한 홀로그램 디스플레이, 정밀 실험·측정에 활용하는 펄스파 제어, 빛을 이용한 초고속 데이터 전송 등에 유용하게 쓸 수 있다.

특히 테라헤르츠 파는 기존 마이크로 파보다 폭이 훨씬 넓어 6세대(G) 통신, 양자통신, 광통신 등에 활용할 수 있다.

하지만 현재 기술로는 테라헤르츠파를 빠르게 조절하는 것이 어려워 실용화에 한계가 있어 국내외 연구진이 활발하게 연구하고 있다. 

연구팀은 포항방사광가속기를 활용, 실리콘 기판의 광 여기(Photoexcitation) 과정만을 이용해 광변조 속도를 획기적으로 개선, 1.3 피코초(1조분의 1초)라는 세계 최단 스위칭 속도를 구현하는 데 성공했다.

또한 특정 주파수에서는 빛을 조절하는 정도인 변조 심도가 500% 이상을 달성해 테라헤르츠파를 더욱 정밀하게 조절하는 것도 성공적으로 시연했다. 이를 통해 기존의 능동형 변조 기술이 갖고 있던 수십 피코초 수준의 스위칭 한계를 극복할 수 있는 새로운 광변조 기술을 제시했다.

이 같은 결과는 향후 초고속 데이터 전송, 차세대 이미지 처리 시스템, 정밀 의료진단 진단감지 등 다양한 응용 분야에 적용될 것으로 보인다. 

포항가속기연구소 신희준 박사는 "이번 연구는 테라헤르츠 주파수 대역에서 광변조 속도의 시간적 한계를 극복한 중요한 이정표"라며 "향후 테라헤르츠 대역의 고성능 통신 시스템과 광 기반 정보 처리, 광 센싱 플랫폼 개발에 크게 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 응용과학 분야의 권위 있는 학술지인 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 온라인 게재됐다.